분할코어가 적용된 표면부착형 영구자석 동기 모터의 제작 공차에 따른 전기적 특성분석

Abstract

분할코어가 적용된 표면부착형 영구자석 동기 모터는 자동화 설비 및 산업용 로봇 등에서 다양하게 사용되고 있다. 그러나 모터 제작 시 발생하는 제작 공차, 조립 공차로 인해 모터의 코깅토크 주기와 크기는 큰 영향을 받게 된다. 이는 곧 모터의 진동, 소음의 원인이 되며, 시스템 제어 및 안전성에 악영향을 미친다. 이를 분석하기 위해 분할코어가 적용된 고정자, 회전자, 모터의 동심도로 인해 발생할 수 있는 공차의 종류에 대해 분류하고 이를 설명하였다. 각각의 공차가 모터에 미치는 영향을 알아보기 위해 대상모델로 16극 18슬롯 SPMSM(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor)를 선정하였다. 측정한 공차를 대상모델에 반영하여 유한요소해석을 통해 모터의 코깅토크 변화를 분석하였다. 코깅토크 분석결과 공차유형 중 분할코어를 적용한 고정자의 제작 및 조립 과정에서 발생하는 코깅토크의 변화가 가장 크며, 극 수차에 해당하는 코깅토크 주기가 발생하였다. 회전자 공차의 경우 회전자 외경, 자극 폭, 자극 위치, 자석 편심량에 의한 공차 모두 슬롯차에 해당하는 코깅토크 주기가 발생하였다. 동심도 공차는 회전자의 편심 운동 유형에 따라 정적 편심은 극 수차, 동적 편심은 슬롯 차, 정적+동적 편심은 1차. 극 수차, 슬롯 차가 발생하였다. 따라서 설계자는 제작모터의 성능평가 시 코깅토크 분석을 통해 공차 발생 유무를 빠르고 쉽게 파악할 수 있으며, 이를 통해 부위별 공차관리 범위에 대한 가이드라인을 제시하여 제작 모터의 안정적인 성능을 기대할 수 있다.